LA QUÍMICA ORGÁNICA

En un principio, se pensaba que las sustancias que formaban los vegetales y los animales, tales como los azúcares, los almidones, las grasas, los aceites y las proteínas, no podían elaborarse en los laboratorios, sino que se podía sintetizar dentro de los organismos vivos y por eso fueron llamados sustancias orgánicas.

Es posible afirmar con fundamentos sólidos que la Química es una y que la división en inorgánica y orgánica es solo convencional.

Actualmente esta división se justifica para facilitar el estudio del elevado número de compuestos químicos existentes.

Consecuentemente, la química orgánica dejó de ser definida como la química de los seres vivos y comenzó a conocerse como la química de los compuestos de carbono o simplemente Química del carbono porque todas esas sustancias contienen este elemento.

Como consecuencia del desarrollo alcanzado y de las investigaciones efectuadas, actualmente se puede dar la siguiente definición:
“Química orgánica es la parte de la química que estudia todos aquellos compuestos que contienen carbono, con excepción de los óxidos y de los carbonatos”.

COMPOSICIÓN DE LAS SUSTANCIAS ORGÁNICAS

El análisis químico de las sustancias orgánicas que todas ellas contienen el elemento carbono acompañado de hidrógeno.

En las sustancias que forman los seres vivos (hidratos de carbono, lípidos, proteínas, ácidos nucléicos) sus componentes fundamentales son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y frecuentemente el nitrógeno (C, H, O, N). Por eso, estos cuatro elementos fueron denominados biogenésicos. Otros elementos que se encuentran en mucha menor proporción son el azufre y el fósforo, y en pequeñísimas cantidades halógenos (cloro, yodo) y metales (calcio, magnesio, sodio, potasio, hierro, cobre, cinc, cobalto, manganeso, etcétera).
En el petróleo y en el gas natural, que son mezclas de hidrocarburos se encuentra carbono y hidrógeno, y en muy pequeñas proporciones oxígeno, azufre y nitrógeno.
Las moléculas orgánicas, generalmente, están formadas por muchos átomos de pocos elementos. La mayoría son complejas (proteínas, glúcidos, ácidos nucléicos, vitaminas, medicamentos, etcétera) aunque también existen otras sencillas (metano, etano, etanol, ácido acético, etcétera).

EL ELEMENTO CARBONO

El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus diferentes formas incluyen a una de las sustancias más blandas (el grafito), la más dura (el diamante), uno de los materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante). Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas.

Todo esto es posible gracias a las siguientes característica:
Nombre: CARBONO
Símbolo: C
Estado natural:

• libre: diamante, grafito, fullereno, carbón.

• combinado: en toda la materia viviente y en compuestos minerales

Abundancia en la corteza terrestre: 0,027%
Punto de fusión: 3.550 °C (grafito)
Punto de ebullición: 4.827 °C (grafito)
Densidad: 2,25 g/ml (grafito)Número atómico: 6
Masa atómica promedio: 12,001115
Isótopos:

Radio atómico: 0,77Å
Clase: no metal
Ubicación en la Tabla Periódica: Grupo: 14; Período: 2
Protones: 6
Electrones: 6
Neutrones: 6, 7 u 8
Electrones de valencia: 4
Número de oxidación: ± 4
Configuración electrónica:

Distribución de los electrones orbitales:

Electronegatividad: 2,5 (según Pauling)

UNA PROPIEDAD MUY ESPECIAL: LAS CADENAS CARBONADAS

La mayor parte de los millones de compuestos orgánicos actualmente conocidos están formados por unos pocos elementos, principalmente carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N).
El análisis de la composición de las moléculas orgánicas muestra que la mayoría de ellas están formadas por muchos átomos de un reducido número de elementos. Así, los miles de hidrocarburos reconocidos están constituidos por C e H, los glúcidos y los lípidos por C, H y O y la mayor parte de las proteínas por C, H, O y N.

Los átomos de carbono tienen la propiedad de unirse entre sí por enlaces covalentes estables, formando cadenas carbonadas.
Cuando un átomo de carbono se une a otro átomo de carbono, de hidrógeno, de oxígeno o de nitrógeno, lo hacen por unión covalente.
Las cadenas pueden tener diferentes longitudes y variadas formas, constituyendo el esqueleto fundamental de las moléculas de la mayor parte de las sustancias orgánicas.

TIPOS DE CADENAS CARBONADAS

La forma más sencilla entre los átomos de carbono es la siguiente:

Como el par de electrones (enlace covalente) se puede representar por medio de un guión; resulta:

Las cadenas que presentan los átomos de carbono en forma consecutiva, como las arriba representadas, se denominan lineales o normales. Además, por tener los extremos libres, se llaman abiertas o acíclicas.
En otras ocaciones las cadenas tienen mayor complejidad:

Estas estructuras reciben el nombre de cadenas ramificadas.
En algunos casos, los extremos de la cadena se unen formando un anillo o ciclo:

Este tipo de cadena se llaman cerradas o cíclicas. Los ciclos más comunes están formados por cinco (5) o seis (6) átomos de carbono.
En los casos antes considerados, los enlaces entre los átomos de carbono se efectúan compartiendo un par de electrones, por lo cual se denominan enlaces o ligaduras simples.
Las cadenas que presentan enlaces o ligaduras simples entre los átomos de carbono, reciben el nombre de saturadas.
En otras cadenas carbonadas se observa la presencia de una o más uniones covalentes dobles (enlaces o ligaduras dobles), tales como:

En ciertos casos, las cadenas cíclicas también presentan uno o más enlaces dobles:

También existen cadenas en las cuales se observan uniones triples (enlaces o ligaduras triples):

Las cadenas que presentan una o más ligaduras dobles y/o triples, se denominan cadenas no saturadas o insaturadas.
En resumen, las cadenas se pueden clasificar de los siguientes modos:
Según su forma:

Según el tipo de enlaces o ligadura presentan:

¿CUÁLES SON LAS FUNCIONES QUÍMICAS ORGÁNICAS?

El elevado número de sustancias orgánicas se pueden agrupar por sus propiedades químicas semejantes en “familias” de compuestos. Cada una de estas familias constituye una función química y sus moléculas presentan un grupo de átomos, denominado grupo funcional, que es el responsable de las propiedades que las caracterizan. Las principales funciones químicas orgánicas son: hidrocarburos, alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, aminas, amidas, aminoácidos, glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucléicos.